Kernspinpolarisation zur magnetischen Markierung physiologisch aktiver Substrate

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde die PHIP-NMR-Spektroskopie als Verfahren zur magnetischen Markierung ausgesuchter Substrate herangezogen. Im Hinblick auf eine Anwendung dieses Verfahrens zur Empfindlichkeitssteigerung in der Magnetresonanztomographie kommt dem Transfer der durch den PHIP-Effekt generierten Polarisation von den übertragenen Protonen auf die 13C-Kerne des entsprechenden Substrates ein besonderer Stellenwert zu. <br /> Im Zuge dieser Arbeit wurden verschiedene Parameter erfasst, die einen Einfluss auf diesen Polarisationstransfer ausüben. Anhand der durchgeführten Untersuchungen wurde die Liste der Strukturen, an denen ein effektiver Transfer der Polarisation auf den 13C-Kern nachgewiesen werden kann, deutlich erweitert. Mit dem Nachweis eines solchen Transfers auf die 13C-Kerne des Diethylethers kann in dieser Arbeit erstmalig ein physiologisch aktives, magnetisch markiertes Substrat vorgestellt werden. In Bestätigung zu vorangegangenen Experimenten hat sich gezeigt, dass eine Verteilung der Polarisation über das gesamte Molekülgerüst erfolgt. Die erhaltenen Signalintensitäten korrelieren nicht mit dem Abstand des betreffenden Kerns vom Hydrierzentrum, sondern mit den Relaxationszeiten und den entsprechenden skalaren Kopplungen. Der Kern-Overhauser-Effekt kann damit für den Transfer der Polarisation auf die Kohlenstoffkerne nicht hauptverantwortlich sein. Die Signalmuster werden in entscheidendem Maße von den auftretenden Kopplungen beeinflusst, was sich sowohl in der Phasenlage als auch in den Intensitäten der erhaltenen Signale widerspiegelt. Neben den Kopplungsverhältnissen, die in den erfolgreich markierten Systemen deutliche Unterschiede zeigen, können weitere Faktoren, wie lange Relaxationszeiten und hohe Umsatzraten als wesentliche Basis für die Detektion des untersuchten Effektes herausgestellt werden. Durch den Beweis eines durchaus effektiven Transfers der Polarisation an einem asymmetrischen, schwach gekoppelten Spinsystem im starken Magnetfeld wird der wesentliche Beitrag einer hohen Umsatzrate bei der Hydrierung des Acrylsäureethylesters herausgestellt. So konnte der Einfluss des eingesetzten Lösungsmittels auf den Polarisationstransfer unter reproduzierbaren Bedingungen untersucht werden. Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass der Polarisationstransfer unter bestimmten Bedingungen auch ohne eine Übertragung von Parawasserstoff auf das Substrat erfolgen kann. Eine zeitweise Kopplung der im Spinsystem enthaltenen 13C-Kerne zu den polarisierten Protonen am Katalysatorkomplex kann bereits zu einem detektierbaren Transfer der Polarisation führen.